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源极跟随器

文献发布时间:2024-04-29 00:47:01


源极跟随器

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域,特别是涉及一种源极跟随器。

背景技术

随着电子电路的发展,集成电路作为电子电路的重要组成部分,集成电路的发展也越来越重要。

集成电路中各部分电路模块都需要供电,然而有些负载不能够直接利用参看电压进行供电,需要对参考电压和负载进行隔离,以保证负载稳定工作。此时,源极跟随电路可以作为其中一种为其他模块供电的电路。源极跟随器是一个开环结构,故其输出电流、输出电容等负载情况无论如何变化,对参考电压的影响都不大,所以源极跟随电路可作为参考电压的缓冲器,将敏感的参考电压和负载隔离,大大增强参考电压的驱动能力。同时,参考电压由于驱动的需求减轻,故可以使用较低功耗的实现方式。

然而,申请人在实施过程中发现,现有的源极跟随器存在参考电压和输出的负载电压之间压差较大的问题。

发明内容

基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种可以降低参考电压和负载电压的源极跟随器。

本申请提供了一种源极跟随器,包括:

源极跟随电路,源极跟随电路包括晶体管MN1和晶体管MN2,晶体管MN1的栅极与晶体管MN1的漏极连接,晶体管MN1的源极用于接入外部的参考电压,晶体管MN2的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN2的源极用于连接负载,以为负载提供负载电压;

检测电路,检测电路的第一输入端连接晶体管MN2的源极,检测电路的第二输入端连接晶体管MN1的栅极,检测电路用于生成与负载电压的变化量对应的变化电流;

补偿电路,补偿电路的输入端连接检测电路的输出端;补偿电路的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,补偿电路用于将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使负载电压与参考电压匹配。

在其中一个实施例中,检测电路包括:

晶体管MP1,晶体管MP1的源极连接晶体管MN2的源极,晶体管MP1的源极还用于连接负载,晶体管MP1的栅极与晶体管MP1的漏极连接,晶体管MP1的栅极和晶体管MP1的漏极输出负载电压的变化量;

电流检测电路,电流检测电路的多个输入端分别与晶体管MP1的栅极、晶体管MP1的漏极、晶体管MN1的栅极对应连接,电流检测电路的输出端与补偿电路的输入端连接;电流检测电路用于输出基于负载电压的变化量所生成的变化电流。

在其中一个实施例中,电流检测电路包括:

晶体管MP2,晶体管MP2的栅极与晶体管MP1的栅极连接,晶体管MP2的漏极与补偿电路的输入端连接;

晶体管MN3,晶体管MN3的源极连接晶体管MP2的源极,晶体管MN3的栅极连接晶体管MN1的栅极。

在其中一个实施例中,检测电路还包括晶体管MN4;

晶体管MN4的漏极连接电流检测电路的输出端;

晶体管MN4的栅极分别连接晶体管MN4的漏极和补偿电路的输入端。

在其中一个实施例中,检测电路还包括晶体管MN5;

晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极连接,晶体管MN5的漏极与晶体管MP1的漏极连接。

在其中一个实施例中,晶体管MP1为PMOS管、晶体管MN4和晶体管MN5为NMOS管。

在其中一个实施例中,补偿电路包括:

晶体管MN6,晶体管MN6的栅极与检测电路的输出端连接;

电流镜电路,电流镜电路的输入端连接晶体管MN6的漏极,电流镜电路的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极;电流镜电路用于将经晶体管MN6的变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极。

在其中一个实施例中,电流镜电路包括:

晶体管MP3,晶体管MP3的漏极连接晶体管MN6的漏极,晶体管MP3的栅极与晶体管MP3的漏极连接;

晶体管MP4,晶体管MP4的栅极与晶体管MP3的栅极连接,晶体管MP4的漏极分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极。

在其中一个实施例中,晶体管MN6为NMOS管、晶体管MP3和晶体管MP4均为PMOS管。

在其中一个实施例中,在检测电路包括晶体管MN5的情况下,补偿电路还包括晶体管MN7;

晶体管MN7的栅极分别连接晶体管MN6的栅极和检测电路的输出端;

晶体管MN7的漏极连接晶体管MN1的源极。

上述源极跟随器包括源极跟随电路、检测电路和补偿电路,源极跟随电路包括晶体管MN1和晶体管MN2,晶体管MN1的栅极与晶体管MN1的漏极连接,晶体管MN1的源极用于接入外部的参考电压,晶体管MN2的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN2的源极用于连接负载,以为负载提供负载电压;检测电路,检测电路的第一输入端连接晶体管MN2的源极,检测电路的第二输入端连接晶体管MN1的栅极,检测电路用于生成与负载电压的变化量对应的变化电流;补偿电路,补偿电路的输入端连接检测电路的输出端;补偿电路的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,补偿电路用于将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使负载电压与参考电压匹配。通过上述结构,本申请能够通过检测电路来检测源极跟随电路输出的负载电压的变化,并且产生对应的变化电流,通过补偿电路将变化电路注入到源极跟随电路的输入端,以使源极跟随电路基于变化电流调整输出的负载电压,以使输出的负载电压能够更好地跟随输入的参考电压,从而有利于减少参考电压和负载电压之间的压差,以使源极跟随器可以作为线性电压调节电路的输出缓冲器使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中源极跟随器的模块结构图;

图2为一个实施例中源极跟随器的检测电路的模块结构;

图3为一个实施例中源极跟随器的电流检测电路的模块结构;

图4为一个实施例中源极跟随器的检测电路的另一模块结构;

图5为一个实施例中电流镜电路的模块结构;

图6为一个实施例中源极跟随器的电路结构图;

图7为一个实施例中现有技术中源极跟随器的负载电流和负载电压变化图;

图8为一个实施例中本申请提供的源极跟随器的负载电流和负载电压变化图;

图9为一个实施例中源极跟随器的负载电流和负载电压变化对比图。

具体实施方式

为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。

可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一晶体管称为第二晶体管,且类似地,可将第二晶体管称为第一晶体管。第一晶体管和第二晶体管两者都是晶体管,但其不是同一晶体管。

可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

可以理解,“至少一个”是指一个或多个,“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。

在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

正如背景技术所述,现有技术中的源极跟随器存在参考电压和输出的负载电压之间压差较大的问题。经申请人研究发现,出现这种问题的原因在于,源极跟随电路的输出电压会随输出的负载电流变化。只有当输出的负载电流和输入的偏置电流一样时,输出的负载电压才会和参考电压相同;而当输出负载电流与偏置电流相差越大时,负载电压会与参考电压相差越大,即压差越大。这个问题限制了源极跟随器的使用范围,仅适用于对电压精度需求不敏感,但又需要低功耗和驱动能力的模块供电时才会考虑上述的源极跟随器。因此,上述源极跟随器会造成负载电压会与参考电压之间的压差较大,不能适用于普遍的集成电路供电电路中。

基于以上原因,本申请提供了一种源极跟随器。

在一个实施例性的实施例中,如图1所示,提供了一种源极跟随器,包括:

源极跟随电路,源极跟随电路包括晶体管MN1和晶体管MN2,晶体管MN1的栅极与晶体管MN1的漏极连接,晶体管MN1的源极用于接入外部的参考电压,晶体管MN2的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN2的源极用于连接负载,以为负载提供负载电压;

检测电路10,检测电路10的第一输入端连接晶体管MN2的源极,检测电路10的第二输入端连接晶体管MN1的栅极,检测电路10用于产生与负载电压Vout的变化量对应的变化电流;

其中,检测电路10可以是输出的负载电压Vout的检测电路,可以用于检测源极跟随电路的晶体管MN2输出的负载电压Vout变化。检测电路10可以是由多个晶体管构成的电路,多个晶体管可以用于检测体管MN2输出的负载电压Vout变化,并且可以基于检测到的变化电压产生对应的变化电流。

补偿电路20,补偿电路20的输入端连接检测电路的输出端;补偿电路20的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,补偿电路20用于将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使负载电压Vout匹配与参考电压Vref。

其中,补偿电路20可以是输出的负载电压Vout对应变化的电流的反馈电路,可以用于反馈负载电压Vout的变化量对应的变化电流,补偿电路20可以将检测电路10产生的变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使晶体管MN1的栅-源电压改变,以改变晶体管MN1的栅极电压以及晶体管MN2的栅极电压。补偿电路20可以包括多个晶体管,多个晶体管可以实现变化电流的反馈。

示例性地,源极跟随器可以包括源极跟随电路、检测电路10和作为反馈电路的补偿电路20。检测电路10的输入端可以连接晶体管MN2的源极,以检测晶体管MN2输出的负载电压Vout,在晶体管MN2输出的负载电压Vout存在变化量时,检测电路10可以产生与负载电压Vout的变化量相对应的变化电流。可选地,检测电路10可以包括正反馈电路,以使检测电路10可以更好地跟随和检测输出的负载电压Vout的变化量。

补偿电路20的输入端连接检测电路的输出端,以获取检测电路10产生的变化电流,补偿电路20的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使晶体管MN1的栅-源电压改变,进一步可以改变晶体管MN1的栅极电压以及与晶体管MN1连接的晶体管MN2的栅极电压,以通过晶体管MN2的栅极电压改变晶体管MN2的源极输出的负载电压Vout,补偿晶体管MN2的源极输出的电压变化,有利于减少源极跟随电路的参考电压Vref和输出的负载电压Vout之间的压差。

可选地,检测电路10和补偿电路20均可以是由晶体管组成的电路。可以通过第一晶体管检测输出的负载电压Vout的变化,使得第一晶体管其中两端的电压可以跟随检测到的电压变化,并输出到包括第二晶体管的电流检测电路,电流检测电路的第二晶体管的电压能够随着第一晶体管其中两端的电压变化而变化,以使电流检测电路的第二晶体管感应出与负载电压Vout的变化量相对应的变化电流。补偿电路20包含的第三晶体管可以输入电流检测电路的第二晶体管的变化电流,并且将变化电流反馈到补偿电路20中的电流镜电路,电流镜电路可以将变化电流注入晶体管MN1的栅极和晶体管MN1的漏极,以使晶体管MN1的栅-源电压改变,进一步改变与晶体管MN1栅极相连的晶体管MN2的栅极电压,以改变晶体管MN2的源极输出的负载电压Vout,补偿作为输出端的晶体管MN2的源极的电压变化,使参考电压Vref和输出的负载电压Vout之间的压差减小。

在具体实现过程中,如图1所示的源极跟随器,源极跟随电路包括晶体管MN1、晶体管MN2、偏置电流源Ibias1、偏置电流源Ibias2。其中,晶体管MN1和晶体管MN2可以是NMOS管。

偏置电流源Ibias1的输入端连接正电压VDD,偏置电流源Ibias1的输出端连接晶体管MN1的漏极;晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极相连,晶体管MN1的源极连接偏置电流源Ibias2的输入端,晶体管MN1的源极作为源极跟随电路的输入端,用于接入外部提供的参考电压Vref,偏置电流源Ibias2的输出端连接地电压VSS;晶体管MN2的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN2的漏极连接正电压VDD,晶体管MN2的源极作为输出端,用于输出负载电压Vout,同时晶体管MN2的源极连接负载,流过负载的负载电流为Iload。当一个参考电压Vref加到晶体管MN1的源极时,晶体管MN2的源极将产生一个与参考电压Vref相近的输出电压Vout。

本实施例中,源极跟随器包括源极跟随电路、检测电路和补偿电路,源极跟随电路包括晶体管MN1和晶体管MN2,晶体管MN1的栅极与晶体管MN1的漏极连接,晶体管MN1的源极用于接入外部的参考电压,晶体管MN2的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN2的源极用于连接负载,以为负载提供负载电压;检测电路,检测电路的第一输入端连接晶体管MN2的源极,检测电路的第二输入端连接晶体管MN1的栅极,检测电路用于生成与负载电压的变化量对应的变化电流;补偿电路,补偿电路的输入端连接检测电路的输出端;补偿电路的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,补偿电路用于将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使负载电压与参考电压匹配。通过上述结构,本申请能够通过检测电路来检测源极跟随电路输出的负载电压的变化,并且产生对应的变化电流,通过补偿电路将变化电路注入到源极跟随电路的输入端,以使源极跟随电路基于变化电流调整输出的负载电压,以使输出的负载电压能够更好地跟随输入的参考电压,从而有利于减少参考电压和负载电压之间的压差,以使源极跟随器可以作为线性电压调节电路的输出缓冲器使用。

在一个实施例性的实施例中,如图2所示,检测电路10包括:晶体管MP1和电流检测电路110,其中:

晶体管MP1,晶体管MP1的源极连接晶体管MN2的源极,晶体管MP1的源极还用于连接负载,晶体管MP1的栅极与晶体管MP1的漏极连接,晶体管MP1的栅极和晶体管MP1的漏极输出负载电压Vout的变化量;

电流检测电路110,电流检测电路110的多个输入端分别与晶体管MP1的栅极、晶体管MP1的漏极、晶体管MN1的栅极对应连接,电流检测电路110的输出端与补偿电路20的输入端连接;电流检测电路110用于输出基于负载电压Vout的变化量所生成的变化电流。

其中,晶体管MP1可以是PMOS管,晶体管MP1可以用于检测输出的负载电压Vout的变化。电流检测电路110可以是用于产生变化电流的电路,可以根据负载电压Vout的变化产生相对应的变化电流。

示例性地,晶体管MP1的栅极与晶体管MP1的漏极连接,可以作为二极管接法,晶体管MP1的源极连接晶体管MN2的源极,还用于连接负载,晶体管MP1的源极可以用于输入晶体管MN2的源极输出的负载电压Vout,以对输出的负载电压Vout进行检测。

电流检测电路110的多个输入端与晶体管MP1的栅极、晶体管MP1的漏极、晶体管MN1的栅极连接,以使电流检测电路110基于晶体管MP1输出的负载电压的变化生成变化电流,电流检测电路110的输出端与补偿电路20的输入端连接,以使电流检测电路110产生的变化电流输出到补偿电路20。

具体实现过程中,晶体管MP1的源极可以检测负载电压Vout的变化量,晶体管MP1相接的栅极和漏极可以跟随源极检测到的电压变化,可以通过晶体管MP1的栅极和晶体管MP1的漏极输出负载的电压变化。电流检测电路110可以输入晶体管MP1输出的负载电压Vout,在负载电压Vout存在变化量的情况下,电流检测电路110可以产生与负载电压Vout的变化量对应的变化电流,并且向补偿电路20的输入端输入该变化电流,以使补偿电路20向源极跟随电路的输入支路反馈变化电流,形成反馈电路,从可以保证源极跟随电路输出的负载电压Vout的稳定,减少参考电压Vref与负载电压Vout之间的压差。

本实施例中,检测电路包括:晶体管MP1和电流检测电路,晶体管MP1,晶体管MP1的源极连接晶体管MN2的源极,晶体管MP1的源极还用于连接负载,晶体管MP1的栅极与晶体管MP1的漏极连接,晶体管MP1的栅极和晶体管MP1的漏极输出负载电压Vout的变化量;电流检测电路110,电流检测电路110的多个输入端分别与晶体管MP1的栅极、晶体管MP1的漏极、晶体管MN1的栅极对应连接,电流检测电路110的输出端与补偿电路的输入端连接;电流检测电路110用于输出基于负载电压Vout的变化量所生成的变化电流。如此,通过上述结构,本申请通过晶体管MP1和电流检测电路可以形成检测电路,有利于通过二极管接法的晶体管MP1检测源极跟随电路输出的负载电压,并且在负载电压存在变化量的情况下,电流检测电路产生对应的变化电流,并通过上述的反馈电路反馈到源极跟随电路的输入支路,补偿源极跟随电路的输出端的电压变化,减少参考电压和负载电压之间的压差。

在一个实施例性的实施例中,如图3所示,电流检测电路110包括:

晶体管MP2,晶体管MP2的栅极与晶体管MP1的栅极连接,晶体管MP2的漏极与补偿电路20的输入端连接;

晶体管MN3,晶体管MN3的源极连接晶体管MP2的源极,晶体管MN3的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN3的漏极用于接入工作电压VDD。

其中,晶体管MP2可以是PMOS管。晶体管MN3可以是NMOS管。晶体管MP2和晶体管MN3组成的支路可以用于产生晶体管MP1和晶体管MN2构成的支路对应倍数的变化电流。晶体管MP2和晶体管MN3构成的支路,与晶体管MP1和晶体管MN2构成的支路可以是相似的电路,如此,能够实现上述两个支路之间的电流成倍数关系。

示例性地,检测电路包括电流检测电路和晶体管MP1,电流检测电路包括晶体管MP2和晶体管MN3。其中:晶体管MP2的栅极与晶体管MP1的栅极连接,如此,晶体管MP2的栅极连接二极管接法的晶体管MP1的输出端,晶体管MP2可以输入晶体管MP1的输出电压,在晶体管MP1检测到晶体管MN2输出的负载电压存在变化时,晶体管MP2的栅极的电压同样产生变化,从而改变晶体管MP2的栅极-源极之间的电压。晶体管MP2的源极连接晶体管MN3的源极,晶体管MN3的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN3的漏极用于接入工作电压VDD,如此,在晶体管MP2的栅极-源极之间的电压发生变化时,晶体管MN3的源极同样发生变化,从而改变晶体管MN3的栅极-源极之间的电压,进一步晶体管MP2和晶体管MN3可以产生变化电流,并且变化电流与晶体管MP1和晶体管MN2之间的电流成倍数关系,如此,有利于补偿晶体管MN2输出的电压变化。晶体管MP2的漏极与补偿电路20的输入端连接,可以向补偿电路20输出变化电流。

本实施例中,电流检测电路包括晶体管MP2和晶体管MN3,晶体管MP2的栅极与晶体管MP1的栅极连接,晶体管MP2的漏极与补偿电路的输入端连接;晶体管MN3的源极连接晶体管MP2的源极,晶体管MN3的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN3的漏极用于接入工作电压。如此,能够通过晶体管MP2和晶体管MN3产生与晶体管MP1和晶体管MN2对应倍数的电流变化,有利于产生变化电流并且将变化电流反馈到源极跟随电路的输入支路,从而可以补偿源极跟随电路的输出电压,减少源极跟随电路输入的参考电压和源极跟随电路输出的负载电压之间的压差。

在一个实施例性的实施例中,如图4所示,检测电路10还包括晶体管MN4;

晶体管MN4的漏极连接电流检测电路110的输出端;

晶体管MN4的栅极分别连接晶体管MN4的漏极和补偿电路20的输入端;

晶体管MN4的源极用于接地VSS。

其中,晶体管MN4可以NMOS管,晶体管MN4可以作为电流镜,晶体管MN4可以用于接收电流检测电路110输出的变化电流。

示例性地,电流检测电路110可以包括如图4所示的晶体管MP2和晶体管MN3。其中,晶体管MP2的漏极可以作为电流检测电路110的输出端,晶体管MN4的漏极与晶体管MP2的漏极连接,晶体管MN4的栅极连接晶体管MN4的漏极,并且晶体管MN4的栅极还连接补偿电路20的输入端,如此,晶体管MN4可以将晶体管MP2和晶体管MN3产生的变化电流复制给补偿电路20的输入端,以使补偿电路20的输入端将变化电流反馈给源极跟随电路的输入支路,实现对源极跟随电路的输出电压的补偿,减少负载电压Vout和参考电压之间的压差。

具体实现过程中,如图4所示,晶体管MP2的栅极与晶体管MP1的栅极连接,晶体管MN3的源极连接晶体管MP2的源极,晶体管MN3的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN3的漏极用于接入工作电压VDD;晶体管MN4的漏极连接晶体管MP2的漏极,晶体管MN4的栅极分别连接晶体管MN4的漏极和补偿电路20的输入端,晶体管MN4的源极用于接地VSS。

本实施例中,晶体管MN4的漏极连接电流检测电路的输出端;晶体管MN4的栅极分别连接晶体管MN4的漏极和补偿电路的输入端;晶体管MN4的源极用于接地。如此,晶体管MN4可以作为电流镜,将电流检测电路产生的变化电流复制给补偿电路,有利于补偿电路反馈变化电流到源极跟随电路的输入支路,以补偿源极跟随电路的输出电压,减少负载电压和参考电压之间的压差。

在一个实施例性的实施例中,如图4所示,检测电路还包括晶体管MN5;

晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极连接,晶体管MN5的漏极与晶体管MP1的漏极连接,晶体管MN5的源极用于接地VSS。

其中,晶体管MN5可以是NMOS管。

示例性地,晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极连接,晶体管MN5可以获取晶体管MN4输出的变化电流,晶体管MN5的漏极与晶体管MP1的漏极连接,如此,可以使得晶体管MN5和晶体管MP1的电流相同,二极管接法的晶体管MP1的两端电压与其电流相关,如此,能够通过晶体管MN5复制晶体管MN4的变化电流,使得晶体管MN5形成正反馈作用,向晶体管MP1正反馈产生的变化电流;晶体管MN5的源极用于接地VSS。

例如,如果输出的负载电压Vout减小,晶体管MN3和晶体管MP2的栅极-源极电压差变大,感应出的变化电流增大,然后经晶体管MN4和晶体管MN5拉取晶体管MP1的支路,使晶体管MP1上下两端之间的电压差更大,然后晶体管MN3和晶体管MP2的栅极-源极电压差再增大,感应出的变化电流也再增大,如此,可以一直正反馈循环,直到变化电流增大到正比于输出的变化电压的减小量为止,反之亦然。如此,可以使变化电流的大小更好地跟随到输出的负载电压Vout的变化量。

本实施例中,检测电路还包括晶体管MN5;晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极连接,晶体管MN5的漏极与晶体管MP1的漏极连接,晶体管MN5的源极用于接地。通过上述结构,能够使得晶体管MN5实现正反馈作用,以使变化电流更好跟随输出的负载电压的变化量,从而可以保证变化电流的准确性,更好补偿输的负载电压的变化,减少负载电压和参考电压之间的压差。

在一个实施例性的实施例中,晶体管MP1为PMOS管、晶体管MN4和晶体管MN5为NMOS管。

在一个实施例性的实施例中,如图5所示,补偿电路20包括:

晶体管MN6,晶体管MN6的栅极与检测电路10的输出端连接,晶体管MN6的源极用于接地VSS;

电流镜电路210,电流镜电路210的输入端连接晶体管MN6的漏极,电流镜电路210的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极;电流镜电路210用于将经晶体管MN6的变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极。

其中,晶体管MN6可以是NMOS管。

示例性地,补偿电路20包括晶体管MN6和电流镜电路210。晶体管MN6的栅极与检测电路10的输出端连接,晶体管MN6的源极用于接地VSS,晶体管MN6可以通过栅极输入检测电路10的变化电流。电流镜电路210的输入端连接晶体管MN6的漏极,晶体管MN6的漏极可以通过向电流镜电路210输出变化电流,电流镜电路210分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以使电流镜电路210将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以改变晶体管MN1的栅极电压,进一步可以通过改变晶体管MN2的栅极电压,来改变晶体管MN2输出的负载电压Vout,从而可以减少源极跟随电路输入的参考电压Vref和源极跟随电路输出的负载电压Vout之间的压差。

本实施例中,晶体管MN6,晶体管MN6的栅极与检测电路的输出端连接;电流镜电路,电流镜电路的输入端连接晶体管MN6的漏极,电流镜电路的输出端分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极;电流镜电路用于将经晶体管MN6的变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极。通过上述结构,能够通过晶体管MN6复制检测电路产生的变化电流,并将变化电流通过电流镜电路反馈到晶体管MN1的输入支路,以此改变晶体管MN2的输出电压,有利于减少参考电压和负载电压之间的压差。

在一个实施例性的实施例中,如图5所示,电流镜电路210包括:

晶体管MP3,晶体管MP3的漏极连接晶体管MN6的漏极,晶体管MP3的栅极与晶体管MP3的漏极连接,晶体管MP3的源极用于接入工作电压VDD;

晶体管MP4,晶体管MP4的栅极与晶体管MP3的栅极连接,晶体管MP4的漏极分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,晶体管MP4的源极用于接入工作电压VDD。

其中,晶体管MP3可以是PMOS管。晶体管MP4可以是PMOS管。

示例性地,电流镜电路210包括晶体管MP3和晶体管MP4。晶体管MP3的漏极连接晶体管MN6的漏极,晶体管MP3的漏极可以作为电流镜电路210的输入端,输入晶体管MN6的变化电流;晶体管MP3的栅极与晶体管MP3的漏极连接,晶体管MP3的源极用于接入工作电压VDD,晶体管MP4的栅极与晶体管MP3的栅极连接,如此,晶体管MP4和晶体管MP3可以构成电流镜电路210,用于输入和晶体管MN6一样的变化电流;晶体管MP4的漏极分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,晶体管MP4的源极用于接入工作电压VDD,晶体管MP4可以将变化电流注入到晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,以改变晶体管MN1和晶体管MN2的栅极电压,进一步可以改变晶体管MN2源极输出的负载电压Vout。

本实施例中,电流镜电路包括晶体管MP3和晶体管MP4,晶体管MP3的漏极连接晶体管MN6的漏极,晶体管MP3的栅极与晶体管MP3的漏极连接,晶体管MP3的源极用于接入工作电压;晶体管MP4的栅极与晶体管MP3的栅极连接,晶体管MP4的漏极分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,晶体管MP4的源极用于接入工作电压。通过上述结构,能够实现为晶体管MN1反馈变化电流,从而改变与晶体管MN1栅极相连的晶体管MN2的栅极电压,补偿作为输出端的晶体管MN2源极的电压变化,使输出电压和参考电压之间的压差减小。

在一个实施例性的实施例中,晶体管MN6为NMOS管、晶体管MP3和晶体管MP4均为PMOS管。

示例性地,晶体管MN1、晶体管MN2、晶体管MN3、晶体管MN4、晶体管MN5、晶体管MN6均为NMOS管。晶体管MP1、晶体管MP2、晶体管MP3、晶体管MP4均为PMOS管。如此,可以通过上述的晶体管构成检测电路和补偿电路,实现对源极跟随电路输出的负载电压的反馈,补偿源极跟随电路输出的负载电压的变化量,减少源极跟随电路输入的参考电压和源极跟随电路输出的负载电压的压差,使得源极跟随器能够适用于普遍的集成电路供电电路中。

在一个实施例性的实施例中,如图5所示,在检测电路10包括晶体管MN5的情况下,补偿电路20还包括晶体管MN7;

晶体管MN7的栅极分别连接晶体管MN6的栅极和检测电路10的输出端;

晶体管MN7的漏极连接晶体管MN1的源极;

晶体管MN7的源极用于接地VSS。

其中,晶体管MN7可以是NMOS管。

示例性地,晶体管MN7栅极分别连接晶体管MN6的栅极和检测电路10的输出端,并且晶体管MN7的漏极连接晶体管MN1的源极,如此,晶体管MN7能够复制检测电路10的变化电流,在检测电路10包括晶体管MN5的情况下,能够平衡流向晶体管MN5的变化电流,并且拉取晶体管MN1的电流,以保证检测电路的工作稳定。晶体管MN7的源极用于接地VSS。

本实施例中,补偿电路包括晶体管MN7,晶体管MN7的栅极分别连接晶体管MN6的栅极和检测电路的输出端;晶体管MN7的漏极连接晶体管MN1的源极;晶体管MN7的源极用于接地。通过上述结构,可以通过晶体管MN7将检测电路的变化电流抽走,保持检测电路内部晶体管的稳定性。

在一个实施例性的实施例中,如图6所示,提供了一种源极跟随器,包括:源极跟随电路和反馈电路,反馈电路可以包括检测电路和补偿电路。

源极跟随电路包括晶体管MN1、晶体管MN2、偏置电流源Ibias1、偏置电流源Ibias2。偏置电流源Ibias1的输入端连接正电压VDD,偏置电流源Ibias1的输出端连接晶体管MN1的漏极;晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极相连,晶体管MN1的源极连接偏置电流源Ibias2的输入端,晶体管MN1的源极作为源极跟随电路的输入端,用于接入外部提供的参考电压Vref,偏置电流源Ibias2的输出端连接地电压VSS;晶体管MN2的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN2的漏极连接正电压VDD,晶体管MN2的源极作为源极跟随电路的输出端输出负载点电压Vout。当一个参考电压Vref加到晶体管MN1的源极时,晶体管MN2的源极将产生一个与参考电压相近的输出电压Vout。

反馈电路包括:晶体管MP1、晶体管MP2、晶体管MN3、晶体管MN4、晶体管MN5、晶体管MN6、晶体管MN7、晶体管MP3和晶体管MP4。

晶体管MP1,晶体管MP1的源极连接晶体管MN2的源极,晶体管MP1的栅极与晶体管MP1的漏极连接;晶体管MP2的栅极与晶体管MP1的栅极连接;晶体管MN3,晶体管MN3的源极连接晶体管MP2的源极,晶体管MN3的栅极连接晶体管MN1的栅极,晶体管MN3的漏极用于接入工作电压。晶体管MN4的漏极连接晶体管MP2的漏极;晶体管MN4的栅极分别连接晶体管MN4的漏极和补偿电路的输入端;晶体管MN4的源极用于接地;晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极连接,晶体管MN5的漏极与晶体管MP1的漏极连接,晶体管MN5的源极用于接地;晶体管MN6的栅极分别连接晶体管MP2的漏极和晶体管MN4的栅极,晶体管MN6的源极用于接地;晶体管MP3的漏极连接晶体管MN6的漏极,晶体管MP3的栅极与晶体管MP3的漏极连接,晶体管MP3的源极用于接入工作电压;晶体管MP4的栅极与晶体管MP3的栅极连接,晶体管MP4的漏极分别连接晶体管MN1的漏极和晶体管MN1的栅极,晶体管MP4的源极用于接入工作电压;晶体管MN7的栅极分别连接晶体管MN6的栅极和晶体管MN4的栅极;晶体管MN7的漏极连接晶体管MN1的源极;晶体管MN7的源极用于接地。

在一些具体实施过程中,反馈电路包括检测电路和补偿电路,在输出负载电流Iload发生变化时,检测电路检测出源极跟随电路输出端Vout的电压变化,并将相应的电压变化量通过补偿电路注入到源极跟随电路,以补偿源极跟随电路的输出电压Vout变化,使drop-out(压降)减小。反馈电路可以实现负反馈的作用,例如,源极跟随电路的输出电压Vout减少时,可以通过反馈电路实现增大源极跟随电路的输出电压Vout。

检测电路包括晶体管MN3、晶体管MN4、晶体管MN5、晶体管MP1和晶体管MP2。其中,晶体管MP1为二极管接法,晶体管MP1的源极连接源极跟随电路的输出可检测输出电压变化,晶体管MP1的栅极和晶体管MP1的漏极相接可跟随晶体管MP1的源极检测到的电压变化,并输出到晶体管MP2的栅极;而晶体管MP2栅极电压变化会同时改变晶体管MP2的源-栅电压和晶体管MN3的栅-源电压,使它们感应出相应的变化电流,并将该电流注入以晶体管MN4为参考管的电流镜中;晶体管MN5流入晶体管MN4的变化电流并拉取晶体管MP1所在的输出支路,改变晶体管MP1和源-栅电压,引入正反馈效应,使晶体管MP1更好地跟随和检测输出电压变化。其中,晶体管MP1上下两端的电压差与流过晶体管MP1自身的电流大小相关,晶体管MP1的电流和晶体管MN5的电流相同,晶体管MN5的电流是复制晶体管MN4的,晶体管MN4的电流是感应输出电压变化后的电流,如此,能够实现局部的正反馈作用,使感应出的变化电流更准确。例如,如果输出电压减小,晶体管MN3和晶体管MP2的电压差变大,感应出的变化电流增大,然后经晶体管MN4和晶体管MN5拉取晶体管MP1,使晶体管MP1上下两端之间的电压差更大,然后晶体管MN3和晶体管MP2的电压差再次增大,感应出的变化电流也再增大,一直如此正反馈循环,直到这个变化电流增大到正比于输出变化电压的减小量为止,反之亦然。如此,可以使变化电流的大小更好地跟随到输出电压的变化量。

补偿电路包括晶体管MN6、晶体管MP3、晶体管MP4和晶体管MN7;其中晶体管MN7流入晶体管MN4的变化电流并拉取晶体管MN1所在的输入支路。其中,晶体管MP4注入了变化电流到晶体管MP1,可以利用晶体管MN7抽走变化电流。晶体管MN7的作用可以与偏置电流源Ibias1、Ibias2的作用相似,晶体管MN6流入晶体管MN4的变化电流,并拉取由晶体管MP3、晶体管MP4构成的电流镜,通过晶体管MP4将变化电流注入晶体管MN1所在的输入支路,使晶体管MN1的栅-源电压改变,从而改变与晶体管MN1栅极相连的晶体管MN2的栅极电压,补偿作为输出端的晶体管MN2源极的电压变化,使输出电压drop-out减小例如,如果输出电压减小,感应到的变化电流变大,注入到MP1的电流变大,MP1的栅源电压也会变大,增大晶体管MN2的输出电压,以实现补偿输出电压的减小。

有些实施例中,如图7所示,现有技术中源极跟随器的输出电压720(负载电压),随负载电流710变化的变化幅度较大,输出负载电流710与偏置电流相差越大时,输出电压720与参考电压相差越大,则输出电压720和参考电压之间的压差也越大,即drop-out越大。

通过本申请提供如图1至图6所示的源极跟随器,输出电压820和负载电流810的变化如图8所示,在负载电流810发生变化的情况下,本申请提供的源极跟随器的输出电压820变化不大,即本申请提供的源极跟随器能够补偿输出电压随负载电流810的变化,降低参考电压和输出电压820之间的压差,即降低drop-out,以使源极跟随器可作为低功耗LDO(线性电压调节)电路的输出缓冲器使用。

如图9所示,在负载电流910变化的情况下,将现有技术中源极跟随器的输出电压920和本申请提供的源极跟随器的输出电压930的进行对比,本申请提供的源极跟随器的输出电压不易随负载电流的变化而变化,能够保证负载电压的输出稳定,减少负载电压和参考电压之间的压差。其中,图7至图9中,横轴为周期(Time)、单位为微秒(us),左边纵轴为电流(Current)、单位为安培(A),右边纵轴为电压(Voltage)、单位为伏特(V)。

在一些具体实施例中,在源极跟随电路的输出负载电流Iload发生变化时,检测电路检测出源极跟随电路输出端Vout的电压变化,并将相应的电压变化量通过补偿电路注入到源极跟随电路,以补偿源极跟随电路的输出电压Vout变化,使drop-out(压降)减小,如此,通过引入补偿反馈机制,可补偿源极跟随电路输出电压随负载电流的变化,降低drop-out,使其可作为低功耗LDO(线性电压调节电路)的输出缓冲器使用。

在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

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